2022年高考化学 黄金易错点专题汇编 专题16 原电池原理及其化学电源.doc

2014年高考化学 黄金易错点专题汇编 专题16 原电池原理及其化学电源1 LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e=Li2SFe，有关该电池的下列说法中，正确的是()ALiAl在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为1价B该电池的电池反应式为：2LiFeS=Li2SFeC负极的电极反应式为：Al3e=Al3 D充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2SFe2e=2LiFeS 2.下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极3.上海世博会上，使用了一种高效耐用的新型可充电电池作为电动车动力，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列说法不正确的是()A放电时负极反应式为：Zn2e2OH=Zn(OH)2 B放电时正极反应式为：FeO424H2O3e=Fe(OH)35OH C放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D充电时阳极附近溶液的碱性减弱4.某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是()A正极反应式为：O22H2O4e=4OH B工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2OD用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移5. 铅蓄电池的工作原理为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研读下图，下列判断不正确的是()AK闭合时，d电极反应式：PbSO42H2O2e=PbO24HSO42 B当电路中转移0.2 mol电子时，中消耗的H2SO4为0.2 molCK闭合时，中SO42向c电极迁移DK闭合一段时间后，可单独作为原电池，d电极为正极6碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌­锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH下列说法错误的是()A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OHC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g7一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为：2COO2=2CO2。则下列说法中正确的是()ACO32向正极移动B负极发生的电极反应是：O22CO24e=2CO32C负极发生的电极反应是：COCO322e=2CO2D正极发生氧化反应8某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2O2=2H2O，下列有关说法正确的是()A电子通过外电路从b极流向a极Bb极上的电极反应式为：O22H2O4e=4OHC每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2DH由a极通过固体酸电解质传递到b极9普通锌锰干电池是用锌皮制成的锌筒作电极兼作容器，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；该电池工作时的总反应为：Zn2NH42MnO2=Zn(NH3)22Mn2O3H2O。关于锌锰干电池的下列说法中正确的是()A当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原B电池正极的电极反应式为：2MnO22NH42e=Mn2O32NH3H2OC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g10镁H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是()A电池总反应为：MgH2O2=Mg(OH)2B正极发生的电极反应为：H2O22H2e=2H2OC电池工作时，正极周围海水的pH增大D电池工作时，溶液中的H向负极移动2.【错因分析】如果不理解“二次电池”的含义，会错选A项。 【正确解答】本题考查电池原理，涉及电池分类、电子流向、能量转化形式、电极判断等。二次电池也就是充电电池，A选项正确；铜锌原电池中，铜为正极，锌为负极，锌失电子，电子通过外电路导线流向铜电极(正极)，B选项错误；燃料电池将化学能转化为电能，对外放电，C选项正确；锌锰干电池中锌为负极，石墨为正极，D选项正确。答案：B7解析：据题意知通入CO的一极为电源的负极，CO失去电子转变为CO2，发生氧化反应，CO32由正极产生向负极移动，C正确。答案：C易错起源1、 原电池正负极的判断与电极反应式的书写 例1铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为：Zn2e=Zn2 B电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液【解析】本题考查原电池，意在考查考生对原电池工作原理的分析能力。该电池中Zn为负极，电极反应为：Zn2e=Zn2，Cu为正极，电极反应为：Cu22e=Cu，A项错误；电池总反应为：ZnCu2=Zn2Cu，B项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出经导线流向正极，C项正确；负极上由于Zn放电，ZnSO4溶液中Zn2的浓度增大，故盐桥中的Cl移向ZnSO4溶液，D项错误。 【答案】BC1正负极的判断判断依据 负极 正极 电极材料 活泼性较强的金属 活泼性较差的金属或导电的非金属 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 阴阳离子移动方向 阴离子移向的极 阳离子移向的极 发生的反应 氧化反应 还原反应 反应现象 不断溶解或质量不断减少 有气体生成、电极的质量不断增加 2.书写电极反应式(1)直接书写在判断出原电池的正、负极后，再搞清正、负极发生反应的物质或离子，结合得失电子数即可写出电极反应式。注意，若是正、负极得失电子后的粒子能与电解质溶液继续反应，则应加和写出总的反应方程式。 (2)按要求书写 若给出两电极方程式，只要依据得失电子守恒，将两极反应加和，即得总反应方程式。 若给出某一电极反应式和总反应方程式，则依据得失电子守恒，用总反应方程式减去某一电极反应式，即得另一电极反应式。 若根据给出的总反应方程式来分析两电极反应，只需根据氧化还原反应的知识，结合负极发生氧化反应(元素化合价升高)，正极发生还原反应(元素化合价降低)，即可作出分析。书写原电池的电极反应式的注意事项：,(1)明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化；,(2)确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质(如溶有或通入的氧气)；,(3)判断是否存在特定的条件(如介质中的粒子H、OH非放电物质参加反应)，进而推断电解质溶液的酸碱性的变化；,(4)总的反应式是否满足质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。易错起源2、原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用 例2 原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%30%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是_；负极的电极反应式是_。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HClNH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_。(3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。【方法总结】原电池的设计关键是负极材料和电解质溶液的成分，一般来说，在总反应中失电子的物质作负极或在负极上失电子发生氧化反应，溶液的某离子或物质在正极上得电子，发生还原反应。 1加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。2比较金属活动性强弱：两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。 电极材料的选择：在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜锌硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。 1将表面发黑（黑色物质为Ag2S）的银器按下图方法处理，一段时间后银器光亮如新。下列说法正确的是A铝质容器为正极，银器为负极B反应前后银器质量不变CAg2S被还原生成单质银D总反应为2Al+3Ag2S 6Ag+ Al2S32银制器皿表面日久因生成Ag2S而变黑，可进行如下处理：将表面发黑的银器浸入盛有食盐水的铝质容器中（如图），一段时间后黑色褪去。有关说法正确的是A该处理过程中电能转化为化学能B银器为正极，Ag2S还原为单质银CAg2S溶解于食盐水生成了AgClD铝质容器为阳极，其质量变轻3四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极，相连时，有气泡逸出；相连时，的质量减少，据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是A B C D4一种新型燃料电池，是用两根金属铂做电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入CH3OH和O2，下解说法不正确的是A通入CH3OH的电极为负极B随着放电的进行，负极附近pH上升C每消耗1molCH3OH可以向外电路提供6mol eD通入O2的一极电极反应为 4H2O+2O2-8e-=8OH- 5下列关于下图装置的说法正确的是A银电极是负极B铜电极上发生的反应为Cu-2e=Cu2C外电路中的电子是从银电极流向铜电极。D该装置能将电能转化为化学能6如图是一电池，下列有关说法正确的是A该电池负极反应为：2Fe2+-2e-2Fe3+B当有6.02×1023电子转移时，Fe电极减少56gC石墨电极上发生氧化反应D盐桥中K+移向FeCl3溶液7如图为番茄电池，下列有关说法中不正确的是A一段时间后，铜电极附近会出现蓝色B一段时间后，锌片质量会变少C锌电极是该电池的负极D电流由铜通过导线流向锌8生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。已知C1极的电极反应方程式为：C2H5OH+3H2O12e=2CO2+12H+。下列说法不正确的是（ ）AC1极为电池负极，C2极为电池正极BC2极的电极反应式为O2+4H+4e=2H2OC该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2OD电池放电过程中电解质溶液的pH不变9人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是A该过程是将太阳能转化为化学能的过程B催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生C催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强D催化剂b表面的反应是CO22H2e=HCOOH10用气体传感器可以检测汽车尾气中CO的含量。传感器是以燃料电池为工作原理，其装置如下图所示，该电池中电解质为氧化钇氧化钠，其中O2- 可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法正确的是 A燃料电池工作时，电极b作负极B工作时，电流由负极通过传感器流向正极Cb电极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-D当消耗11.2L（标准状况下）CO时，理论上传感器中会通过NA个电子A11根据下图，下列判断中正确的是（ ）A向烧杯a中加入少量K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成 B烧杯a中发生反应O2+4H+ +4e2H2O，溶液pH降低C电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到Zn极D烧杯b中发生反应为Zn2eZn2+ 12我国科学家发明的一种可控锂水电池的工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是A电池工作时，锂离子向正极移动B有机电解质可用水溶液代替C电池总反应为2Li + 2H2O=2LiOH + H2D该装置不仅可提供电能，还可得到清洁的氢气13下列事实解释准确的是A糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同。脱氧过程中铁作原电池正极，电极反应为: Fe-2e- = Fe2+B酸性氢氧燃料电池的正极电极反应为: 2H2O十O2+4e-=4OH-C用石墨电极电解CuC12溶液:阳极上发生的反应:2C1-2e一=C12D铅蓄电池的正极反应为:PbO2 +4H+ +2e一=Pb2+ +2H2O14理论上不能设计为原电池的化学反应是（ ）ACH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(1)；H0BHNO3(1)NaOH(1)NaNO3(1)H2O(1)；H0C2H2(g)O2(g)2H2O(1)；H0D2FeCl3(1)Fe(s)3FeCl2(1)；H015有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2+2e-=E，B-2e-=B2+则A、 B、D、E金属性由强到弱的顺序为（ ）A、DABE B、DEAB C、ABDE D、ABED 16某同学设计在KOH溶液中用铂作电极，利用CH3OH和O2的反应来构成原电池。下列说法正确的是( )：正极上O2得到电子，发生还原反应每消耗1molCH3OH可以向外电路提供6mole-该电池的总反应为：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O电池放电后，溶液的pH不断升高A B C D17下图为MgNaClO燃料电池结构示意图。下列说法正确的是（ ）A镁作Y电极B电池工作时Na+向负极移动C废液的pH大于NaClO溶液的pHDX电极上发生的反应为：ClO+2H2O4e= ClO3+4H18原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是A由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Fe3eFe3B由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为:Mg2e2OHMg(OH)2CPb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为Cu2eCu2DAl、Cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu2eCu219一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为：2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O。有关此电池的推断正确的是（ ）A负极反应为：14H2O+7O2+28e=28OHB放电一段时间后，负极周围的pH升高C理论上消耗1mol C2H6，电路上转移的电子为14molD放电过程中，K+向负极移动20液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小，无需气体存储装置等优点。一种以肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。下列关于该燃料电池的叙述不正确的是A电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B负极发生的电极反应式为N2H4 + 4OH- - 4e - = N2+ 4H2OC该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触D该燃料电池持续放电时，K+从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜21Al-AgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为：2Al3 AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O，则下列说法正确的是 ( )A当电极上析出0.54 g Ag时，电路中转移的电子为0.01 molB该隔膜是阳离子交换膜CAl电极的反应式为：Al3e3OH=Al(OH)3D正极的电极反应式为：AgO2e2H+=AgH2O22熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，可制得在650下工作的燃料电池。已知该电池总反应为：2CO+O22CO2。则下列说法中正确的是( )A通CO的一极是电池的正极 B该电池工作过程中需不断补充CO和O2，CO2可循环利用C负极反应式为：O2+2CO2+4e2CO32D正极反应式为：2CO+2CO324CO2+4e23绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如下图所示下列说话正确的是：A氧气应从c处通入，电极Y上发生的反应为O2+4e-+2H2O=4OH-B电池在放电过程中，电极X周围溶液的pH增大C二甲醚应从b处加入，电极X上发生的反应为(CH3)2O12e-+3H2O=2CO2+12H+D当该电池向外电路提供2mol电子时消耗O2约为11.2L24电池是应用广泛的能源。（1）设计两种类型的原电池，比较其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图（见右图），并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙。甲、乙两种原电池中乙的能量转化效率较低，其原因是 。（2）Al-AgO电池可作用水下动力电源，其原理如图所示。其中的隔膜属于 （填“阴”或“阳”）离子交换膜。该电池反应的化学方程式为：2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O，写出该电池正负极电极反应：负极 ，正极 。6D【解析】该原电池中，铁作负极，石墨作正极，A负极上铁失电子发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2eFe2，A错误；B当有6.02×1023电子转移时，Fe电极减少的质量=××56g·mol1=28g，B错误；C石墨作正极，正极上铁离子得电子发生还原反应，C错误；D盐桥中K移向正极电解质溶液，即移向FeCl3溶液，D正确；选D15A【解析】当A、B组成原电池时，电子流动方向AB，则金属活泼性为AB；当A、D组成原电池时，A为正极，则金属活泼性为DA；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2-+2e-E，B-2e-B2+，B失去电子，则金属活泼性为BE，综上所述，金属活泼性为DABE。23C【解析】A、氧气应从c处通入，C为正极，反应式为O2+4e+4H=2H2O，A错误；B电池在放电过程中，二甲醚应从b处加入，电极X上发生的反应为(CH3)2O-12e+3H2O=2CO2+12H，电极X周围溶液的pH减小，B错误；C正确，D、O2没有指明状态，D错误，选C。24(1) 如图（2分）19